环境保护标准制(修)订项目 有色金属工业污染物排放系列标准 铝工业污染物排放标准 编制说明 (征求意见稿) 《铝工业污染物排放标准》编制组
1 环境保护标准制(修)订项目 有色金属工业污染物排放系列标准 铝工业污染物排放标准 编制说明 (征求意见稿) 《铝工业污染物排放标准》编制组
《铝工业污染物排放标准》编制说明 1铝工业生产和环境污染现状 1.1铝工业生产规模和布局 铝工业是国民经济发展的重要基础原料产业,同时也是高耗能产业。经过几十年 的发展,我国已成为世界铝生产、消费大国。但我国铝工业配置资源、产业集中度、 技术装备水平、产品竞争力、技术创新等方面与世界铝工业强国相比,仍有一定差距。 国外90%以上的氧化铝生产采用能耗低、污染小的拜耳法工艺生产。因为矿 石类型和品位的原因,我国普遍采用烧结法和联合法生产工艺。近几年,我国氧 化铝企业经技术改造,国际先进技术和设备在各氧化铝厂普遍采用:如间接加热 管道化溶出、多效降膜蒸发、流态化焙烧、赤泥干法输送及堆存等等,总体上说 我国氧化铝厂技术装备水平已经接近世界先进水平 我国及世界的电解槽型和铝厂生产规模正向大型化发展。国际最大槽容量已 达500kA以上,主流槽型在300kA左右。八十年代中期,我国最大槽容量为160kA, 目前350kA电解槽已投入生产。智能控制、模糊控制、自动加料控制、超浓相输 送、烟气干法净化技术等的采用,已使我国跻身于世界电解铝工业先进行列。 1.1.1世界氧化铝和电解铝生产简介 (1)世界氧化铝生产状况 目前世界氧化铝生产主要集中在澳大利亚、美国、中国、巴西、加拿大和俄 罗斯等国家。其中澳大利亚依靠其得天独厚的铝土矿资源优势,是世界上最大的 氧化铝生产国。世界上几乎所有跨国铝业公司均将其视为理想的氧化铝供应基 地。2006年澳大利亚氧化铝产量为16650kt/a,位居世界第一;中国氧化铝产量 为13670kt/a,列第二位。世界氧化铝产量及市场需求见图1
2 《铝工业污染物排放标准》编制说明 1 铝工业生产和环境污染现状 1.1 铝工业生产规模和布局 铝工业是国民经济发展的重要基础原料产业，同时也是高耗能产业。经过几十年 的发展，我国已成为世界铝生产、消费大国。但我国铝工业配置资源、产业集中度、 技术装备水平、产品竞争力、技术创新等方面与世界铝工业强国相比，仍有一定差距。 国外 90%以上的氧化铝生产采用能耗低、污染小的拜耳法工艺生产。因为矿 石类型和品位的原因，我国普遍采用烧结法和联合法生产工艺。近几年，我国氧 化铝企业经技术改造，国际先进技术和设备在各氧化铝厂普遍采用：如间接加热 管道化溶出、多效降膜蒸发、流态化焙烧、赤泥干法输送及堆存等等，总体上说， 我国氧化铝厂技术装备水平已经接近世界先进水平。 我国及世界的电解槽型和铝厂生产规模正向大型化发展。国际最大槽容量已 达 500kA 以上，主流槽型在 300kA 左右。八十年代中期,我国最大槽容量为 160kA, 目前 350kA 电解槽已投入生产。智能控制、模糊控制、自动加料控制、超浓相输 送、烟气干法净化技术等的采用，已使我国跻身于世界电解铝工业先进行列。 1.1.1 世界氧化铝和电解铝生产简介 (1) 世界氧化铝生产状况 目前世界氧化铝生产主要集中在澳大利亚、美国、中国、巴西、加拿大和俄 罗斯等国家。其中澳大利亚依靠其得天独厚的铝土矿资源优势，是世界上最大的 氧化铝生产国。世界上几乎所有跨国铝业公司均将其视为理想的氧化铝供应基 地。2006 年澳大利亚氧化铝产量为 16650kt/a，位居世界第一；中国氧化铝产量 为 13670kt/a，列第二位。世界氧化铝产量及市场需求见图 1
7000 2000 1000 2004 口氧化铝产量「484504521549445123554855816[6 囗氧化铝消费量|4869506152514728505554926583362266630 图1世界氧化铝产量及消费量状况(万吨) (2)世界电解铝生产状况 目前世界金属铝主要采用预焙阳极电解槽生产,自焙槽产量不足10%。2003 年前,世界电解铝产量发展速度较为平稳,近3~4年发展速度加快。如1998 年至2003年,全球电解铝产量由22645kt/a提高到27950kt/a,增长率不足4.3% 2003年至2006年,电解铝产量由27950kt/a提高到33970kt/a,增长率超过 6.7%。世界原铝生产情况见图2。由于能源紧张,电解铝主要向发展中国家和资 源丰富国家发展,发达国家已很少再建设电解铝厂,美国部分电解铝厂已停产。 3500 3000 2500 1500 1000 998199920020020022003120420 口产2265237025424812061212795129933190|397 回消费量|212341249123612520271213019131973433 图2世界原铝产量及消费量(单位:万吨) 1.1.2我国铝行业生产规模和布局 (1)我国氧化铝生产状况 我国已成为世界氧化铝生产大国,仅次于澳大利亚,居世界第二位。2003 年前全国规模以上氧化铝厂仅6家(其中80万吨以上企业4家,60~80万吨的 企业2家),全年氧化铝产量602.71万吨。全国冶金级氧化铝产量为561.2万吨, 全部由中铝公司6个分公司生产。按原铝产量估算,需消耗冶金级氧化铝1078
3 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 氧化铝产量 4884 5004 5215 4944 5123.5 5485 5816 6118 6801 氧化铝消费量 4869 5061 5251 4728 5055 5492.6 5833 6226 6630 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 图 1 世界氧化铝产量及消费量状况(万吨) (2)世界电解铝生产状况 目前世界金属铝主要采用预焙阳极电解槽生产，自焙槽产量不足 10%。2003 年前，世界电解铝产量发展速度较为平稳，近 3～4 年发展速度加快。如 1998 年至 2003 年，全球电解铝产量由 22645kt/a 提高到 27950kt/a，增长率不足 4.3%； 2003 年至 2006 年，电解铝产量由 27950kt/a 提高到 33970kt/a，增长率超过 6.7%。世界原铝生产情况见图 2。由于能源紧张，电解铝主要向发展中国家和资 源丰富国家发展，发达国家已很少再建设电解铝厂，美国部分电解铝厂已停产。 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 产量 2265 2370 2454 2448 2612 2795 2993 3190 3397 消费量 2173 2342 2492 2361 2520 2712 3019 3197 3433 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 图 2 世界原铝产量及消费量(单位：万吨) 1.1.2 我国铝行业生产规模和布局 (1) 我国氧化铝生产状况 我国已成为世界氧化铝生产大国，仅次于澳大利亚，居世界第二位。2003 年前全国规模以上氧化铝厂仅 6 家(其中 80 万吨以上企业 4 家，60～80 万吨的 企业 2 家)，全年氧化铝产量 602.71 万吨。全国冶金级氧化铝产量为 561.2 万吨， 全部由中铝公司 6 个分公司生产。按原铝产量估算，需消耗冶金级氧化铝 1078
万吨,预计进口量约555万吨。 近年来,由于氧化铝价格居高不下,我国氧化铝厂的建设进入白热化,与前 5年相对平稳的增长相比,2006年氧化铝生产规模和产量均迅猛增长,由2005 年的860万吨猛增至1370万吨,增长高达59.3%,氧化铝生产企业达18家,生 产能力达1855万吨左右。氧化铝生产能力已远远超过《关于加快铝工业结构调 整指导意见的通知》(发改运行[2006]589号)“2010年国内氧化铝总产能达到 1400万吨”的铝工业结构调整目标,但由于我国电解铝产能过大,每年仍有大 量氧化铝依靠进口。目前在建、拟建的氧化铝厂仍较多,预计到2010年,我国 氧化铝产量将有更大增长。 我国氧化铝生产企业的地域分布较为集中。2006年我国氧化铝企业主要分 布于山东、河南、山西、贵州、广西和重庆6个省市,近年四川、云南等省正在 建设或拟建氧经铝厂,但均尚未投入生产。近年我国氧化铝产量见图3,2006 年氧化铝生产的地域分布见表1。 2000 击H 1800 60 1400 600 400 200120022003200420052006 回产量46951614.7698601370 口消费量|672.8511080131015211823 图3我国氧化铝产量及消费量状况(万吨) 表1 2006年我国氧化铝生产能力、产量分布 单位:万t 序号 生产能力 产量 367.36 河南 540 519.76 山西 315 254.8 贵州 120 110.52 西 重庆 23.26 1730 数据来源:《国铝业,2007年第1期》
4 万吨，预计进口量约 555 万吨。 近年来，由于氧化铝价格居高不下，我国氧化铝厂的建设进入白热化，与前 5 年相对平稳的增长相比，2006 年氧化铝生产规模和产量均迅猛增长，由 2005 年的 860 万吨猛增至 1370 万吨，增长高达 59.3%，氧化铝生产企业达 18 家,生 产能力达 1855 万吨左右。氧化铝生产能力已远远超过《关于加快铝工业结构调 整指导意见的通知》(发改运行[2006]589 号)“2010 年国内氧化铝总产能达到 1400 万吨”的铝工业结构调整目标，但由于我国电解铝产能过大，每年仍有大 量氧化铝依靠进口。目前在建、拟建的氧化铝厂仍较多，预计到 2010 年，我国 氧化铝产量将有更大增长。 我国氧化铝生产企业的地域分布较为集中。2006 年我国氧化铝企业主要分 布于山东、河南、山西、贵州、广西和重庆 6 个省市，近年四川、云南等省正在 建设或拟建氧经铝厂，但均尚未投入生产。近年我国氧化铝产量见图 3，2006 年氧化铝生产的地域分布见表 1。 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 产量 469 541 614. 769 860 1370 消费量 672. 851 1080 1310 1521 1823 2001 2002 2003 2004 2005 2006 图 3 我国氧化铝产量及消费量状况(万吨) 表 1 2006 年我国氧化铝生产能力、产量分布 单位：万 t 序号 地区 生产能力 产量 1 山东 760 367.36 2 河南 540 519.76 3 山西 315 254.8 4 贵州 120 110.52 5 广西 90 94.29 6 重庆 30 23.26 总 计 1855 1730 数据来源：《国铝业，2007 年第 1 期》
由于中国在近十年氧化铝工业的快速发展中,不断了解、认识、引进、实践 国际先进的技术装备,使氧化铝生产的技术装备水平有长足发展,近年建设的拜 耳法氧化铝厂(尤其是中国铝业公司下属氧化铝厂生产线)的技术装备水平已达 国际领先水平,如铝土矿溶出采用双流法、管道化溶出;赤泥分离洗涤采用高效 沉降技术;氢氧化铝焙烧采用流态化焙烧技术等等。高技术装备的采用使其生 技术指标已达到发达国家氧化铝厂如美铝( ALCOA)和加铝( ALCAN的水平。表2 是我国中铝公司近年新建部分拜耳法生产线与 ALCOA和 ALCAN指标的比较 表2 拜耳法生产线部分指标比较表 主要指标 指标名称 单位 ALCOA ACAN中铝公司 铝土矿溶出汽耗 GJ/m2-矿浆0.4~0.50.4~0.450.4~0.6 赤泥分离洗涤底流L/S 1.0~1.2 1.0~1.2 种子分解氧化铝产品-45μ % ≤10 ≤12 磨损指数 ≤12 母液蒸发汽耗 t/t-蒸水0.25~0.30.27~0.320.27~0.32 5氢氧化铝焙烧油耗Kg/t-A10b74~7874~78 虽然随着先进技术装备的引进和新技术的开发,2000年以来我国氧化铝生 产能耗较八十年代和九十年代有明显下降,但由于铝土矿的铝硅比低而造成生产 工艺复杂等原因,单位产品能耗一般在500t-标煤/t-A1203以上,仍高于40t 标煤/t-Al203左右的国际先进水平 (2)我国电解铝生产状况 200年后,我国已成为世界最大电解铝生产国。从2004年起,我国电解铝 已占到世界电解铝总产量的百分之二十以上(其中2004年占22.29%,2005年占 24.47%,2006年占27.52%),目前世界上四分之一以上的电解铝在中国生产。1998 年至2006年我国原铝产量及市场需求见图4
5 由于中国在近十年氧化铝工业的快速发展中，不断了解、认识、引进、实践 国际先进的技术装备，使氧化铝生产的技术装备水平有长足发展，近年建设的拜 耳法氧化铝厂（尤其是中国铝业公司下属氧化铝厂生产线）的技术装备水平已达 国际领先水平，如铝土矿溶出采用双流法、管道化溶出；赤泥分离洗涤采用高效 沉降技术；氢氧化铝焙烧采用流态化焙烧技术等等。高技术装备的采用使其生产 技术指标已达到发达国家氧化铝厂如美铝(ALCOA)和加铝(ALCAN)的水平。表 2 是我国中铝公司近年新建部分拜耳法生产线与 ALCOA 和 ALCAN 指标的比较。 表 2 拜耳法生产线部分指标比较表 序 主要指标 号 指标名称 单位 ALCOA ALCAN 中铝公司 1 铝土矿溶出汽耗 GJ/m3 -矿浆 0.4～0.5 0.4～0.45 0.4～0.6 2 赤泥分离洗涤底流 L/S 1.0～1.2 1.0～1.2 3 种子分解氧化铝产品-45μ 磨损指数 % % ≤10 ≤8 ≤12 ≤12 ～20 ～20 4 母液蒸发汽耗 t/t-蒸水 0.25～0.3 0.27～0.32 0.27～0.32 5 氢氧化铝焙烧油耗 Kg/t-Al2O3 74～78 74～78 ～ 虽然随着先进技术装备的引进和新技术的开发，2000 年以来我国氧化铝生 产能耗较八十年代和九十年代有明显下降，但由于铝土矿的铝硅比低而造成生产 工艺复杂等原因，单位产品能耗一般在 500t-标煤/t-Al2O3 以上，仍高于 400t- 标煤/t-Al2O3左右的国际先进水平。 (2) 我国电解铝生产状况 200 年后，我国已成为世界最大电解铝生产国。从 2004 年起，我国电解铝 已占到世界电解铝总产量的百分之二十以上（其中 2004 年占 22.29%，2005 年占 24.47%，2006 年占 27.52%），目前世界上四分之一以上的电解铝在中国生产。1998 年至 2006 年我国原铝产量及市场需求见图 4
l000 THHH H 0200120041[2003200420052006 233259.9282.8342.7433.6554.7667.1780.6934.92 口原铝消费量2425[2926353537042550025968710860 图4我国原铝产量与消费量(单位:万吨) 2002年前,生产集中度低是我国电解铝行业的一大突出特点,小铝厂遍地 开花造成环境管理的困难。2002年我国电解铝厂超过133家,平均产量不足3.3 万吨(产能4.1万吨)。2003年电解铝投资进入白热化发展阶段,截止年底,已 建成电解铝厂140余家,总生产能力833万吨,超过市场需求。虽有大型电解铝 项目陆续投产,但仍有较多能耗高、污染严重的自焙阳极电解槽小铝厂存在,企 业平均产能只达到5.7万吨,远低于国外电解铝厂19.25万吨的平均规模。 2004年后,由于氧化铝价格、电价增高及国家淘汰自焙槽和宏观调控、清 洁生产的要求,目前自焙电解槽系列已全部停产,电解铝厂建设朝大槽型、大规 模迅速发展。由于部分小电解铝厂关停,2005年电解铝厂降为98家,我国电解 铝行业的集中度有所提髙,平均规模超过10万吨。2006年,电解铝行业集中度 进一步提高,全国89家电解铝厂平均规模达到13.6万吨,平均产量为105047 万吨.其中产量超过20万吨的企业有14个,产量占到47%。 我国电解铝厂在全国范围内分布较广,2006年共分布于21个省、市、区, 产量在40万吨以上的有10个省、区,占全国总产量的85.9%,我国电解铝主要 分布情况见表3 表32006年我国电解铝生产能力、产量主要分布 单位:万t 序号 生产能力 产量 河南 210.72 山东 青海 山西 内蒙
6 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 原铝产量 233 259.9 282.8 342.7 433.6 554.7 667.1 780.6 934.92 原铝消费量 242.5 292.6 353.5 370 425 500.2 596.8 710 860 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 图 4 我国原铝产量与消费量 (单位：万吨) 2002 年前，生产集中度低是我国电解铝行业的一大突出特点，小铝厂遍地 开花造成环境管理的困难。2002 年我国电解铝厂超过 133 家，平均产量不足 3.3 万吨(产能 4.1 万吨)。2003 年电解铝投资进入白热化发展阶段，截止年底，已 建成电解铝厂 140 余家，总生产能力 833 万吨，超过市场需求。虽有大型电解铝 项目陆续投产，但仍有较多能耗高、污染严重的自焙阳极电解槽小铝厂存在，企 业平均产能只达到 5.7 万吨，远低于国外电解铝厂 19.25 万吨的平均规模。 2004 年后，由于氧化铝价格、电价增高及国家淘汰自焙槽和宏观调控、清 洁生产的要求，目前自焙电解槽系列已全部停产，电解铝厂建设朝大槽型、大规 模迅速发展。由于部分小电解铝厂关停，2005 年电解铝厂降为 98 家，我国电解 铝行业的集中度有所提高，平均规模超过 10 万吨。2006 年，电解铝行业集中度 进一步提高，全国 89 家电解铝厂平均规模达到 13.6 万吨， 平均产量为 105047 万吨.其中产量超过 20 万吨的企业有 14 个，产量占到 47%。 我国电解铝厂在全国范围内分布较广，2006 年共分布于 21 个省、市、区， 产量在 40 万吨以上的有 10 个省、区，占全国总产量的 85.9%，我国电解铝主要 分布情况见表 3。 表 3 2006 年我国电解铝生产能力、产量主要分布 单位：万 t 序号 地区 生产能力 产量 1 河南 263.3 210.72 2 山东 164.2 101.57 3 青海 96.7 81.07 4 山西 106.3 76.01 5 内蒙 99 67.91
甘肃 68.4 63.73 贵州 70.5 57.54 8 宁夏 55.66 59.8 47.05 四川 其它12省市区 1027.6 132 总计 935 数据来源:《中国铝业,2007年第3期》 电解铝是高能耗行业。“十五”期间,由于我国电解铝工业技术进步加快以 及加强了对节能降耗的重视,电解铝单位产品电耗大幅度下降,2000年至2004 年,铝锭生产直流电耗由14214kW/t-Al降至13672kWh/t-A1,综合交流电耗 由15480kW/t-A1降至14683kWh/t-A1。尤其是2004年淘汰自焙槽以来,200kA 以上预焙槽成为我国电解铝工业的主导槽型,而且350kA以上预焙槽实现规模化 生产,我国电解铝总体技术达到国际先进水平,大型电解铝预焙槽技术已进入世 界先进行列。槽技术的提高,有效降低了原铝直流电耗。2006年已有10家企业 原铝直流电耗低于13500kW/t-A1,其中云南铝业等5家企业原铝直流电耗低于 13200kWh/t-A1,达到世界先进水平。 但由于生产工艺的高耗电性和电解铝生产的过快增长,2005年我国电解铝 总耗电量高达1137.7亿kⅦ,占整个有色金属电力总耗量的80%(有色金属总电 耗约1419亿kWh),占全国总耗电量的4.59%。 1.2铝工业生产工艺 金属铝生产原料主要是铝土矿。金属铝生产分为两大步骤:一是以铝土矿为 原料生产氧化铝,二是将氧化铝进行熔盐电解生产金属铝。 1.2.1采矿及选矿工艺 我国铝土矿开采以露天开采为主。通常铝土矿山选矿厂是将铝土矿进行破 碎、筛分至氧化铝工艺所需的粒度。但红土型铝土矿含泥多、品位低,需经洗矿 提高品位再送往氧化铝厂。图5、图6分别为我国典型的一水硬铝石铝土矿的选 矿工艺和红土型铝土矿洗选矿工艺流程的图例
7 6 甘肃 68.4 63.73 7 贵州 70.5 57.54 8 宁夏 58 55.66 9 云南 59.8 47.05 10 四川 41.4 41.72 其它 12 省市区 1027.6 132 总 计 1200 935 数据来源：《中国铝业，2007 年第 3 期》 电解铝是高能耗行业。“十五”期间，由于我国电解铝工业技术进步加快以 及加强了对节能降耗的重视，电解铝单位产品电耗大幅度下降，2000 年至 2004 年，铝锭生产直流电耗由 14214 kWh/t-Al 降至 13672kWh/t-Al，综合交流电耗 由 15480 kWh/t-Al 降至 14683 kWh/t-Al。尤其是 2004 年淘汰自焙槽以来，200kA 以上预焙槽成为我国电解铝工业的主导槽型，而且 350kA 以上预焙槽实现规模化 生产，我国电解铝总体技术达到国际先进水平，大型电解铝预焙槽技术已进入世 界先进行列。槽技术的提高，有效降低了原铝直流电耗。2006 年已有 10 家企业 原铝直流电耗低于 13500kWh/t-Al，其中云南铝业等 5 家企业原铝直流电耗低于 13200kWh/t-Al，达到世界先进水平。 但由于生产工艺的高耗电性和电解铝生产的过快增长，2005 年我国电解铝 总耗电量高达 1137.7 亿 kWh，占整个有色金属电力总耗量的 80%（有色金属总电 耗约 1419 亿 kWh），占全国总耗电量的 4.59%。 1.2 铝工业生产工艺 金属铝生产原料主要是铝土矿。金属铝生产分为两大步骤：一是以铝土矿为 原料生产氧化铝，二是将氧化铝进行熔盐电解生产金属铝。 1.2.1 采矿及选矿工艺 我国铝土矿开采以露天开采为主。通常铝土矿山选矿厂是将铝土矿进行破 碎、筛分至氧化铝工艺所需的粒度。但红土型铝土矿含泥多、品位低，需经洗矿 提高品位再送往氧化铝厂。图 5、图 6 分别为我国典型的一水硬铝石铝土矿的选 矿工艺和红土型铝土矿洗选矿工艺流程的图例
铝土矿 粗碎 重板给矿机 振动筛 贮配矿仓 合格铝矿 T—粉尘产生源 至氧化铝厂 图5选矿工艺流程及排污节点图 红土型铝土矿 泥团(至采空区) 筛洗机 洗矿机 堆放场 浓密机 配矿堆场 底流分矿一—至排泥库 图例 合格铝土矿 废气源 滤饼(至采空区) 二 固废 图6铝土矿洗选矿工艺流程及排污节点图 1.2.2氧化铝生产工艺 从矿石提取氧化铝的生产方法多样,目前在工业上采用的是碱法,主要原料 是铝土矿、碱和石灰石,生产方法有拜耳法、烧结法和联合法。氧化铝生产需消 耗大量蒸汽,因此我国氧化铝厂均建有自备热电厂。 各种生产工艺中,拜尔法工艺最简单,没有熟料烧成工序,因此能耗低,大气 染物排放量小,是氧化铝生产的最佳工艺。国际上90%以上的氧化铝是采用拜尔 法生产的,能耗一般在11~15GJ/t-A12O3,最低的甚至不到10GJ/t-A12O3。但 该生产方法只适用于处理铝硅比(A/S)8.0以上的铝矿。我国铝矿石(AS)相对较 低,而且以一水硬铝石为主,80%以上铝土矿的A/S为4~8。受矿石品种和技术水 平的限制,我国六大氧化铝厂仅有一家(红土型铝土矿)采用纯拜耳法工艺,其余 铝厂采用联合法、烧结法工艺(近年増加了选矿拜耳法、石灰拜耳法等) 自2000年来,我国对氧化铝生产工艺进行了多项改革,针对一水硬铝石矿 的性质,试验成功了选矿拜耳法和石灰拜耳法工艺,并已投入大型氧化铝生产项 目的建设,将有效降低能耗和减少污染。因此我国氧化铝生产采用的生产方法有 拜耳法、联合法、烧结法、石灰拜耳法和选矿拜耳法
8 重板给矿机 图例： T 粉尘产生源 粗 碎 铝土矿 T 振动筛 细 碎 T 中 碎 T T 合格铝矿 至氧化铝厂 贮配矿仓 T T 图例： 图2 铝土矿洗选矿工艺流程图 压滤机 滤 饼 (至采空区) 废气源 固废 T 废水 粗 碎 堆放场 至排泥库 水 底流分矿 筛洗机 浓密机 洗矿机 红土型铝土矿 手选 筛 分 中 碎 T 合格铝土矿 配矿堆场 细 碎 T 泥 团 (至采空区) T 1.2.2 氧化铝生产工艺 从矿石提取氧化铝的生产方法多样，目前在工业上采用的是碱法，主要原料 是铝土矿、碱和石灰石，生产方法有拜耳法、烧结法和联合法。氧化铝生产需消 耗大量蒸汽，因此我国氧化铝厂均建有自备热电厂。 各种生产工艺中，拜尔法工艺最简单，没有熟料烧成工序，因此能耗低，大气污 染物排放量小，是氧化铝生产的最佳工艺。国际上 90％以上的氧化铝是采用拜尔 法生产的，能耗一般在 11～15 GJ/t-Al2O3，最低的甚至不到 10 GJ/t-Al2O3。但 该生产方法只适用于处理铝硅比(A/S)8.0 以上的铝矿。我国铝矿石(A/S)相对较 低，而且以一水硬铝石为主，80%以上铝土矿的 A/S 为 4～8。受矿石品种和技术水 平的限制，我国六大氧化铝厂仅有一家(红土型铝土矿)采用纯拜耳法工艺，其余 铝厂采用联合法、烧结法工艺(近年增加了选矿拜耳法、石灰拜耳法等)。 自 2000 年来，我国对氧化铝生产工艺进行了多项改革，针对一水硬铝石矿 的性质，试验成功了选矿拜耳法和石灰拜耳法工艺，并已投入大型氧化铝生产项 目的建设，将有效降低能耗和减少污染。因此我国氧化铝生产采用的生产方法有 拜耳法、联合法、烧结法、石灰拜耳法和选矿拜耳法。 图 5 选矿工艺流程及排污节点图 图 6 铝土矿洗选矿工艺流程及排污节点图
拜耳法工艺 铝矿石按比例与蒸发母液及液碱和石灰等,同时送入矿浆磨中,磨制成原矿 浆。原矿浆经预脱硅后送至溶出工序,矿石中的氧化铝与碱作用生成铝酸钠转入 溶液。溶出后产生的赤泥(残渣)中含矿石中不溶杂质和反应生成的沉淀物。铝酸 钠溶液经稀释和赤泥分离后,送叶滤机进一步除去溶液中的残留固体物,所得精 液中加入氢氧化铝晶种进行搅拌分解,溶液中的氧化铝呈氢氧化铝结晶析出,溶 液与固体分离后,细粒返回作晶种,粗粒经热水多次洗涤去掉附着碱,然后送氢 氧化铝焙烧炉在高温下烧去附着水及结晶水,得成品氧化铝。与氢氧化铝分离的 种分母液用蒸汽蒸发浓缩后返回工艺处理下一批矿石。分离的赤泥经洗涤回收附 碱后,送赤泥堆场集中堆放。拜耳法工艺流程见图7。 b.碱石灰烧结法 铝土矿与石灰、碱粉、无烟煤以及生产返回的硅渣浆及炭分蒸发母液按比例 磨制成生料浆。生料浆送烧成窑烧成熟料。熟料破碎后与后面工序返回的调整液 按比例加入溶出磨进行磨细、溶出。溶出料浆经沉降进行赤泥分离,赤泥经洗涤 后送往赤泥堆场堆存。分离溢流加温、加压处理进行脱硅和钠硅渣分离,钠硅渣
9 a. 拜耳法工艺 铝矿石按比例与蒸发母液及液碱和石灰等，同时送入矿浆磨中，磨制成原矿 浆。原矿浆经预脱硅后送至溶出工序，矿石中的氧化铝与碱作用生成铝酸钠转入 溶液。溶出后产生的赤泥(残渣)中含矿石中不溶杂质和反应生成的沉淀物。铝酸 钠溶液经稀释和赤泥分离后，送叶滤机进一步除去溶液中的残留固体物，所得精 液中加入氢氧化铝晶种进行搅拌分解，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝结晶析出，溶 液与固体分离后，细粒返回作晶种，粗粒经热水多次洗涤去掉附着碱，然后送氢 氧化铝焙烧炉在高温下烧去附着水及结晶水，得成品氧化铝。与氢氧化铝分离的 种分母液用蒸汽蒸发浓缩后返回工艺处理下一批矿石。分离的赤泥经洗涤回收附 碱后，送赤泥堆场集中堆放。拜耳法工艺流程见图 7。 b.碱石灰烧结法 铝土矿与石灰、碱粉、无烟煤以及生产返回的硅渣浆及炭分蒸发母液按比例 磨制成生料浆。生料浆送烧成窑烧成熟料。熟料破碎后与后面工序返回的调整液 按比例加入溶出磨进行磨细、溶出。溶出料浆经沉降进行赤泥分离,赤泥经洗涤 后送往赤泥堆场堆存。分离溢流加温、加压处理进行脱硅和钠硅渣分离，钠硅渣
石灰石 原矿浆制备 石灰石煅烧 石灰 焦碳 石灰乳制备 高压溶出 蒸汽 石灰乳 苛性碱 洗液 赤泥分离 碱液调 粗液 蒸发母液 控制过滤 赤泥过滤 结晶碱 结晶碱分离 精液降温 蒸汽 母液蒸发 种子分解 氢氧化铝分离 ■鲁TS 氢氧化铝洗涤过滤 废水·一废气 氢氧化铝一氢氧化铝焰烧 ▲一固废T粉尘 S二氧化硫 我品氧化铝 氧化铝包装 氧化铝 图7拜耳法生产工流程及排污节点图 及附液返回矿浆磨配料。分离溢液一部分经叶滤后送去种分槽进行种子分解,析 出氢氧化铝结晶经过热水洗涤、过滤后送去焙烧系统,用焙烧得合格的氧化铝, 种分母液送溶出系统作调整液。另外一部分加石灰乳深度脱硅,分离出的钙硅渣 及附液返回矿浆磨制系统配料,二次精液通入二氧化碳气进行碳酸化分解。分解 浆液分离后,氢氧化铝送去洗涤。碳分母液分别送去母液蒸发和溶出系统作调整 液,经蒸发的碳分蒸发母液送去矿浆磨制系统配料。 由于烧结法工艺增加熟料烧成、脱硅等工序,因此能耗和大气污染物排放量 均较拜耳法高1倍以上。烧结法工艺流程见图8
10 种分母液 氢氧化铝分离 水 固废 废水 图例 洗水 S 二氧化硫 废 气 T 粉尘 成品氧化铝 氢氧化铝洗涤过滤 氢氧化铝焙烧 氧化铝包装 氧化铝 氢氧化铝 水 石灰乳制备 苛性碱 粗 液 蒸发母液 结晶碱分离 蒸 汽 母液蒸发 结晶碱 苛 化 精液降温 种子分解 控制过滤 碱液调配 石灰乳 赤泥分离 高压溶出 稀 释 焦碳 石灰石煅烧 石灰 石灰石 原矿浆制备 滤渣 赤泥 赤泥过滤 赤泥堆场 分离底流 赤泥洗涤 洗 液 蒸 汽 洗水 破 碎 铝 矿 及附液返回矿浆磨配料。分离溢液一部分经叶滤后送去种分槽进行种子分解，析 出氢氧化铝结晶经过热水洗涤、过滤后送去焙烧系统，用焙烧得合格的氧化铝， 种分母液送溶出系统作调整液。另外一部分加石灰乳深度脱硅,分离出的钙硅渣 及附液返回矿浆磨制系统配料，二次精液通入二氧化碳气进行碳酸化分解。分解 浆液分离后，氢氧化铝送去洗涤。碳分母液分别送去母液蒸发和溶出系统作调整 液，经蒸发的碳分蒸发母液送去矿浆磨制系统配料。 由于烧结法工艺增加熟料烧成、脱硅等工序，因此能耗和大气污染物排放量 均较拜耳法高 1 倍以上。烧结法工艺流程见图 8。 图 7 拜耳法生产工艺流程及排污节点图